传输线时域特性研究——微带线色散空间非均匀性研究

摘要

微带传输线体积小，重量轻、低成本，平面结构易于集成等优点使它在微波集成电路中获得广泛应用。随着当代集成技术与互连技术的高速发展，芯片内部、芯片之间和电路板间相互通信的时钟频率都得以大幅度的提高，毫米波段的集成电路设计MIC，MMIC已经十分流行。在这些高速电路中，传输线效应以及其它一些电磁场问题变得十分严重，特别是微带线在高频段的色散会严重影响它的传输特性。因此微带色散特性很值得我们对其做认真而深入地研究。 从上世纪五十年代伴随着微带线的提出，许多学者就开始关注它在高频下的色散特性。通过全波分析法，耦合模式法及实验的方法等，人们研究微带线色散，并提出了一系列色散模型——微带线有效介电常数(或传播常数)随频率的变化曲线。这些方法侧重于色散的频域描述，并认为传输线横截面上各个位置上的色散一致。而本文将借助时域有限差分法(FDTD)，实现微带线色散特性的时域分析，考察横截面不同位置上的色散效应是否存在差异。 FDTD作为一种近年流行的较成熟的电磁场数值方法，它具有简单、直观、灵活的特点，在处理瞬态问题方面具有显著优势。本文对微带线进行三维FDTD建模和仿真，随着时间步迭代可以得到模拟区域中任意参考位置上任意时刻的电磁场，通过引入参数“fidelity”对时域信号进行后处理从而定量描述色散效应。文中主要研究了非色散社底和色散性衬底两类微带线，除了微带线不同参数对色散的影响，还重点分析了色散在横截面不同位置上表现出的非均匀现象。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1背景介绍

1.1.1 引言

1.1.2微带线色散特性研究方法介绍

1.2本文的研究内容

1.3论文各章节的安排

第二章微带线

2.1微带线的主要传输特性

2.2微带线的色散

2.3 CST中对微带线中传输信号的仿真

第三章时域有限差分基本原理

3.1 Maxwell方程与Yee网格

3.2稳定性条件

3.2.1 时间离散间隔的稳定性要求

3.2.2数值色散对空间离散间隔的要求

3.3吸收边界条件

3.4激励源的类型和设置

第四章基于FDTD的微带线色散空间非均匀分析

4.1 高频信号在微带线中传输的瞬态响应

4.2微带线色散的时域表述

4.3非色散衬底微带线的色散

4.3.1 FDTD迭代格式推导

4.3.2非色散衬底微带线的FDTD建模

4.3.3仿真实验结果及分析

4.4色散性衬底微带线的色散

4.4.1左手媒质的色散模型

4.4.2色散媒质的FDTD迭代格式

4.4.3 电磁波在左手媒质中传播的一维算例

4.4.4色散性衬底(左手媒质)微带线的FDTD建模

4.4.5仿真实验结果及分析

结束语

参考文献

学习期间发表的论文

致谢